Une équipe de chercheurs du Centre de recherche sur l’énergie appliquée de l’Université du Kentucky (CAER) aux USA a mis au point une méthode permettant de transformer le charbon résiduel du Kentucky en produits carbonés précieux.
Le Kentucky est le 7ème État producteur de charbon du pays, extrayant des millions de tonnes chaque année. Après l’extraction, le charbon est envoyé dans une usine de préparation où il est calibré et trié pour l’expédition. Dans le cadre de ce processus, un flux de charbon impropre au transport, appelé charbon résiduel, est produit et stocké sur place. On estime que plus de quatre milliards de tonnes de charbon résiduel existent dans tous les bassins houillers du Kentucky.
La technologie employée au CAER montre de grandes promesses pour construire une chaîne d’approvisionnement nationale compétitive pour la fibre de carbone et le graphite, des matériaux stratégiques de plus en plus importants pour notre économie mondiale.
Transformer un passif environnemental en matériau stratégique
Les chercheurs du CAER ont réussi à transformer ce qui constitue un passif environnemental – le charbon résiduel immergé – en un matériau stratégique très recherché, essentiel aux secteurs des transports, de la sécurité nationale et des énergies renouvelables.
« L’Université du Kentucky ne cesse de faire des vagues dans le domaine scientifique, qu’il s’agisse d’avancées dans le domaine de l’énergie, de l’agriculture ou de la défense. La percée passionnante d’aujourd’hui témoigne de l’incroyable travail accompli par l’équipe de recherche du CAER de l’UK alors qu’elle révolutionne la façon dont le charbon est utilisé. Ce n’est pas seulement une fantastique nouvelle pour l’université, mais c’est aussi une grande victoire pour les milliers de travailleurs du charbon dont les moyens de subsistance dépendent de la puissante industrie houillère du Kentucky. En tant que leader de la majorité républicaine au Sénat, je suis fier d’avoir été un partenaire des efforts de recherche de notre Commonwealth, et j’ai hâte de voir comment cette équipe talentueuse s’appuiera sur ces progrès », a indiqué le sénateur américain Mitch McConnell, qui a travaillé en étroite collaboration avec l’UK pour soutenir ce projet.
Un projet soutenu par le Département américain de l’Énergie
Cette recherche du CAER a été soutenue par le Bureau de l’énergie fossile et de la gestion du carbone du département américain de l’Énergie (DOE) en collaboration avec le Laboratoire national Oak Ridge.
Le projet « C4WARD : Conversion du charbon pour les fibres de carbone et les composites » se concentre sur le développement de la science et de l’ingénierie fondamentales et translationnelles nécessaires pour créer des processus économes en énergie et rentables pour la fabrication de fibres de carbone et de graphite à partir du charbon avec des propriétés réglables.
Une avancée technique clé a été le développement d’un processus viable pour convertir le charbon en un liquide filtré, puis convertir ce liquide en brai mésophase – un matériau cristal liquide qui peut être converti en fibre de carbone hautement ordonnée avec une rigidité très élevée. Il peut également être utilisé de manière similaire pour produire des poudres de graphite.
Dans cette percée, des fibres de carbone à module élevé ont été produites à partir du charbon résiduel, ce qui signifie qu’elles ont un rapport rigidité/poids élevé. Près de la moitié du carbone constituant les fibres provenait du charbon résiduel.
« La fibre de carbone et le graphite sont essentiels à toute transition énergétique », a précisé Rodney Andrews, directeur du CAER et chercheur principal de C4WARD. « Nous pensons que cette technologie offre une véritable opportunité de créer de nouveaux emplois et de stimuler les opportunités économiques dans les communautés houillères du Kentucky à mesure que la demande de fibres de carbone et de graphite continue de croître. »
À la convergence de deux initiatives prioritaires de recherche
« Je continue d’être inspiré et motivé par la recherche et la découverte exceptionnelles qui ont lieu au CAER », a déclaré le président de l’UK Eli Capilouto. « Cependant, nous ne serions pas en mesure de mener un travail aussi révolutionnaire sans le soutien constant et fort du sénateur Mitch McConnell. Le sénateur McConnell a longtemps défendu nos efforts de recherche et développement dans le domaine de l’énergie et a été l’une des premières personnes à soutenir ce projet particulier. Nous restons reconnaissants pour son leadership. »
Le projet C4WARD se situe à la convergence de deux des initiatives prioritaires de recherche de l’université, qui mettent au défi les meilleurs chercheurs du Kentucky de se concentrer sur les problèmes les plus pressants de l’État.
« Les matériaux sont essentiels à notre avenir, et l’Université du Kentucky s’engage à faire en sorte que le Kentucky soit bien positionné pour avoir un impact majeur sur ce marché en évolution », a déclaré Lisa Cassis, vice-présidente de la recherche à l’UK. «. »
En synthèse
Cette recherche menée par le Centre de recherche sur l’énergie appliquée de l’Université du Kentucky démontre le potentiel de valoriser le charbon résiduel du Kentucky, un déchet minier polluant, en matériaux carbonés stratégiques comme la fibre de carbone et le graphite. Grâce à un procédé novateur, les chercheurs parviennent à convertir ce charbon en un précurseur clé de ces matériaux, ouvrant la voie à des applications dans les transports, la défense et les énergies renouvelables.
Pour une meilleure compréhension
Pourquoi valoriser le charbon résiduel ?
Le charbon résiduel représente un déchet minier important au Kentucky. Sa valorisation permettrait de réduire un passif environnemental tout en fournissant une source de matériaux stratégiques.
Comment le charbon est-il converti ?
Les chercheurs ont développé un procédé pour transformer le charbon en un liquide filtré, puis en brai mésophase, un précurseur clé des fibres de carbone et du graphite.
Quels matériaux peut-on produire ?
On peut produire des fibres de carbone à module élevé et des poudres de graphite à partir du charbon résiduel.
Quels sont les débouchés ?
La fibre de carbone et le graphite sont cruciaux pour les transports, la défense et les énergies renouvelables.
Quels sont les bénéfices pour le Kentucky ?
Ce projet pourrait créer des emplois et des opportunités économiques dans les communautés houillères du Kentucky.
Légende illustration principale : le camion à benne à charbon minier
